精餾塔設備是廣泛應用於煉油、化工、化肥、製藥、環保等行業的重要的傳質與分離設備。按照塔內件的不同，精餾塔通常可以分為板式塔和填料塔，其中板式塔結構簡單，易於放大，造價較低，對於常壓和加壓體系，特別是大塔徑、多側線板式塔具有較大的優勢，長期以來對板式塔的開發研究在塔器技術中佔有重要地位。
立體傳質塔盤是近年來新型塔盤技術快速發展的一個方向，其技術特點為：塔盤在液相為分散相、氣相為連續相狀態下進行操作；傳質面積大；氣體不由板上液層通過，壓力降大大降低。這類塔盤還具有氣體分離結構，可保證在很高的氣速和液體充分分散的情況下，很好地進行氣液分離，以減少霧沫夾帶，提供新的傳質面積，因此與傳統浮閥類塔盤相比，在處理通量、板效率、壓力降等性能方面均有顯著提升。
01
新型垂直篩板（New VST）
新型垂直篩板是由日本三井造船株式會社(三井公司)於1968年前後開發成功的，是以氣相為連續相，液相為分散相的立體傳質塔盤技術發展的開端。
New VST主要特點是：在塔盤上佈置有若干圓柱形帽罩，帽罩有頂蓋，可有效抑制霧沫夾帶，其圓筒壁上部開有許多小圓孔或縫隙，氣液混合物從這裡噴出，在圓筒底與塔闆闆面之間留有一定高度的縫隙，液體則經過這個縫隙由罩外流入罩內，罩子下方的板面上開有圓形孔，為氣體通道。操作時，從下層塔板上升的氣體，經板孔與從罩底隙進入的液體相遇，經過拉膜、提升、破膜、混合、噴射分離等過程完成氣液接觸傳質。
02
新型垂直篩板的結構優化
在新型垂直篩板技術開發成功之後，國內外許多單位又對其進一步研究，開發了多種改進型的立體傳質塔盤。三井公司開發了一種C型帽罩，其結構及操作工況見下圖。
這種帽罩的流動情況與New VST相同。其主要特點是其改變了氣液兩相噴出帽罩的工況，使其沿角形條縫兩側噴出，增加湍流程度，有利於氣液相界面的二次更新，並且提高了對髒物料的適應性，但此種帽罩由於角形條縫下部開口較大，並且相鄰條縫噴出的液體流股彙集現象嚴重，因此氣液分佈情況較差。
後來三井公司又在此基礎上進行改進，開發了T型立體垂直篩板帽罩。
帽罩內氣液兩相流動情況與New VST相同。為了防止C型帽罩出現的液流附壁現象，將角形條縫改成百葉窗式條縫；氣液兩相流沿帽罩切線方向噴出，減少了噴出液流的相互干擾。根據對比，此種帽罩沿條縫氣液分佈較好，液滴大小均勻，並且增加了液滴在罩外空間的停留時間，有利於提高分離效率。旋流式帽罩還可以減小帽罩之間、帽罩與塔壁之間的噴濺效應，使霧沫夾帶減小，可以進一步提高氣速上限。
大連理工大學將New VST型帽罩的平板頂改為錐形頂，進一步將T型帽罩改成錐頂條形孔帽罩。
錐形頂對氣液混合物有導向作用，氣液混合物在罩內上升至錐形頂後碰撞返回，以一定的角度從篩孔斜向下噴出，使一部分液體離開帽罩時就具有了向下的初速度，這樣液滴就不容易被帶到上層塔板，減少了霧沫夾帶。在旋型帽罩體中，液滴從罩體噴出時，與側壁成一定的角度，於是液滴與塔壁不再沿徑向衝撞，而是在罩體周圍旋轉下降，也可以減少霧沫夾帶，在一定程度上減小返混，提高板效率。
華東理工大學開發了一種倒錐頂帽罩。
對於倒錐頂帽罩而言，氣液兩相流上升碰到頂蓋後，由於頂蓋的導向作用，使大部分氣液混合物沿頂蓋從篩孔斜向下直接噴出，帽罩內的氣液混合劇烈程度明顯低於錐頂帽罩，因此倒錐頂帽罩的篩板阻力低於錐頂帽罩的阻力 。平頂帽罩的氣液流在罩外基本為水平噴出，錐頂帽罩是一部分氣液流向下噴出，而倒錐頂帽罩內的氣液流基本上都從篩孔內斜向下噴出，因此錐頂帽罩的霧沫夾帶量小於平頂帽罩的，倒錐頂帽罩的霧沫夾帶量小於錐頂帽罩的。
03
梯矩型立體傳質塔板（CTST）
CTST是河北工業大學在傳統New VST技術基礎上，通過結構改進開發的一種新型立體傳質塔盤。
此類塔板的氣液接觸、傳熱、傳質元件為梯矩型立體噴射罩，噴射罩由噴射板、端板組成；噴射罩的橫截面為矩形，端板為梯形，噴射板上部適當位置開有噴射孔，噴射板的下端與塔板間有一定的底隙，是液體進入罩內的通道，噴射板的上部裝有分離板，在噴射板與分離板間設氣液通道。
04
噴射並流填料複合塔板（PCST塔板）
PCST塔板是中國石油大學(華東)開發的一種新型噴射並流填料複合塔板。
PCST塔板帽罩由噴射板、端板、擋板、雙層頂板及填料層組成。其特徵在於：塔盤為矩型開孔，頂蓋採用折邊結構，噴射罩呈梯矩型，噴射罩兩側開矩型噴射縫，噴射縫隙上設置導向板使得噴出物向兩側斜下方，從而消除了帽罩間的對撞，提高了通量。PCST塔板在罩內設置了規整填料層，增大了氣液接觸面積，延長了氣液接觸時間，液相在氣流的推動下在填料層表面不斷更新液膜，強化了氣液傳質，塔板效率進一步提高，由於填料層固定流道的導向作用，液體噴出帽罩時小液滴的比例會大大減少，塔板的霧沫夾帶量明顯減少，進一步提高了塔板的處理通量。
05
FRIPP高效立體傳質塔盤
雖然上述立體傳質塔盤有的已經得到廣泛的工業應用，在有些領域取得了顯著的效果，但也有些領域應用效果不夠理想。比如，上述立體傳質塔盤共同特點是噴射罩與塔板間的底隙一般只有5~8mm，這導致其抗堵性能較差，對於一些含雜質較多的物料，一旦沉積物把塔盤底隙堵塞，氣液將無法在罩內充分接觸，板效率將急劇下降；另外，上述塔盤
氣液流動過程本質上還屬於氣液錯流傳質，其引起的返混必然導致板效率降低，若能通過塔盤結構的改進實現由錯流傳質向逆流傳質的跨越，將進一步提高塔盤板效率。針對上述問題，近年來FRIPP結合石油化工行業存在的技術需求，有針對性地開發了幾種立體傳質塔盤技術並在石化行業進行了推廣應用，取得了成效。①高效抗堵立體傳質塔盤
目前石化行業中許多裝置由於原料中油泥及固體顆粒物的存在，極易造成塔盤堵塞，不但使裝置能耗增加，而且威脅著裝置的長週期安全運行。為解決這一共性問題，FRIPP開發了抗堵能力強的膜噴式立體傳質塔盤技術。
其特徵在於：塔盤開孔為矩型開孔，塔盤孔上焊接矩型噴射管，噴射孔外設置矩型帽罩，帽罩兩側開孔，帽罩的頂部為平頂結構，塔盤帽罩在塔盤上平行排布，噴射管高度略低於溢流堰高度，保證噴射管浸沒於塔盤液層內，塔盤上的噴射管結構可以大幅提高噴射罩與塔盤間的底隙，因而其抗堵性能大幅提高，帽罩可以降低霧沫夾帶，保證操作彈性和塔板效率方面與常規立體傳質塔盤性能相當。
②低返混立體傳質塔盤
針對傳統塔盤因錯流傳質導致塔盤板效率低的問題，FRIPP開發了兩種低返混的高效立體噴射塔盤。其中第一代低返混高效立體噴射塔盤結構見下圖。
其特徵在於：塔盤開孔仍採用圓形開孔，圓形帽罩，主體結構與New VST相同，區別之處在於，在圓形帽罩側壁開孔的下部增加一層收集板，收集板收集由帽罩噴射出的液相併將其直接導入降液管，進入下一層塔盤，塔盤上沒有被冒罩提升的液相也可通過塔盤上溢流堰進入降液管，這種特殊的結構可以有限避免大部分液相返混，從而顯著提高塔盤板效率。
隨後FRIPP開發了第二代低返混高效立體噴射塔盤，結構見下圖。
其特徵在於：塔盤上採用長條矩型開孔，開孔上部設置矩型帽罩，帽罩側壁開設噴射孔，帽罩平行排布，與液體流動方向平行，同時在平行的帽罩的中間設置導流槽，從噴射罩噴出的液相通過導流槽直接進入降液管。這種結構同樣可以有限避免大部分液相返混，顯著提高塔盤板效率，而且安裝方便。
目前這兩代低返混高效立體噴射塔盤都已經在石化行業的C4分離等領域實現了工業應用，應用結果表明，相比於傳統塔盤板，效率可提高10%以上。
③抗堵型低返混立體傳質塔盤技術
為了提高塔板效率，同時兼顧塔板抗堵性能，FRIPP開發了一種抗堵型的低返混立體傳質塔盤技術。
該塔盤主體特徵與膜噴式立體傳質塔盤結構相同，區別之處在於塔盤孔上焊接矩型噴射管，大幅提高噴射罩與塔板間的底隙，這種結構大大提高了其抗堵性能，同時在矩型帽罩間設置導流槽，目的是把由帽罩噴射出的液相收集並導入降液管，從而降低了液相返混，提高了塔盤板效率。
目前該技術已在橡膠裝置的溶劑回收過程成功應用，應用結果表明，相比於傳統塔盤板，效率可提高10%以上，並且抗堵效果大大提高。
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